Bài tập lớn môn công nghệ 4 0 trong lĩnh vực cơ khí Đề tài thiết kế dây chuyền sản xuất nước Đóng chai

Trên thị trường Việt Nam thì cũng đã xuất hiện nhiều hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động nhưng đa số các dây chuyền đều được nhập từ nước ngoài do đó giá thành cao và gặp khó khă

DAI HOC QUOC GIA TP HO CHi MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

LILILILILILILILI

BK

TP.HCM

BÀI TẬP LỚN MÔN CÔNG NGHỆ 4.0 TRONG LĨNH VỰC CƠ KHÍ

DE TAI: THIET KE DAY CHUYEN SAN XUAT NƯỚC ĐÓNG CHAI

1.1 Giới thiệu -s-c<< tk E1 E133 E111 13E2serere 4

1.2 Nguyên lí hoạt động -.cc- c0 Họ t TH 0 000 ng 12

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG THUC TRUYEN THONG VÀ GIỚI THIỆU VỀ CÁC

2.1 Giới thiệu về MODIBUS 5c 5£ 5< se +seE+seEseSrseEseErserseorsersersersserseree 16

2.4 Xây dựng phầm mềm điều khiển giám sát -s- s5 sccccseeeescse 35

3.1 THỦ THẬP DU LIEU wscscessscssssssssssssssesssssssssscssssssscssssssscsscsssscsacssssesscssssnesssescsesses 40

3.1.1 Thu thập dữ liệu để lựa chọn day chuyén sản xuất cho đỀ tài: 41

Cấu hình cơ bản giải pháp kiểm tra phát biện lỗi sản phẩm: - 45 3.2 TÍCH HỢP DỮ LIIỆU - 2-2 2< 2 ©seSs©ss£SseEsseEsevseerserssersesseseree 45 3.2.1 Xác định nguon (dữ liỆM: o-cos 5< cecettheEkEEEEsEkeEtrEksEkerrrrsrrerrsrrereree 45

3.2.3 Tụo các giao diện kẾt HỔi ce-cc-csceececcekteEkeEkEkeEkrEkrttrrrrtreerererrererrsree 47

3.3 XỬ LÝ DỮ LLIỆU .s- 2s se s©SeSseEseEEseEAeeEseExeersevxeersersereersersersree 50 3.3.1 Giới thiệu về phần mềm Apache 'ŠpDAFrĂ e-csccsececreereerrrrereerrrsrsrree 50

3.3.2 Cách sử dụng Apache Spark để xử lý dữ liệu về nước đóng chai: 51

3.4.2.sử dụng Rstudio phân tích dữ liệu được lấy ra từ dây chuyền rót và đóng gói

TU Co cassacccssncnssnnccesanccennncccsncccnssscenssaccaesaccesanccenancccsnaccessaccessaceassaceassacccsananececesessnanaanees 59

3.5 TRỰC QUAN HÓA DỮ LJIỆU 2° s52 eSse se esseeerserecxeessesee 70 BSL KM Gi NIGH ccsessessesssessesssessesssesnessesnesaseenessssnsensceneeneseneenecenceaeseseeaesenceaeeeneeseeses 70

3.5.3 Trực quan hóa dữ liệu của Solidworks imulation va Motion trong day

Bước 1: Thiết lập và Chạy Mô phóng trong SolidWorks Simulation - 73

3.6.3 Ứng dung quan lí dữ liệu vào hệ thông thiết bị sản xuất nước ngọt đúng

CHUONG 4: THIET KE BAN SAO SO CHO DAY CHUYEN SAN XUAT NUOC

4.2 Chọn bộ phận xây dựng bản sao kỹ thuật số cho dây chuyền sản xuất nước

CHUONG 5: SU DUNG FEEDFORWARD NEURAL NETWORK PHAN TICH

HINH ANH SAN PHAM ĐẠT HAY CHƯA ĐẠTT 2 s2 5< «55s sesscseszes 85

5.1 Tổng quan về Feedforward neural nefW or Ìk s sec se secsceerseeerseesrssee 85 5.2 Ứng dung vao dy Chuyen c.ccccccsssscsssssssscsssssessesssssesssssssesssssssssssssscssscssseensseenes 86

5.3 Thu at toan csccscsssssccscsscsscscesscssesscsscscesscsssacescescsaceaesacsnessssacsecssssseesaeeaaeeaeceeeenees 89

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

11 Giới thiệu

1.1.1 CHới thiệu mục đích đê tài

Cùng với việc phát triển các loại thức uống đóng chai, thì việc chuyên đổi chai chứa các loại nước uống này từ chai thủy tỉnh sang các loại chai chứa bằng nhựa rất phù hợp vì

sự tiện dụng của nó Do đó công nghệ chiết rót và đóng nắp cũng thay đôi Các loại chai thủy tính thì nắp thường đóng chặt vào còn chai nhựa thường được xoáy Với nhu cầu sử dụng lớn như vậy thì việc chiết rót và đóng nắp chai bằng tay là không hiệu quả Vì vậy dây chuyền chiết rót và đóng nắp tự động cần được đưa vào ứng dụng trong sản xuất Trên thị trường Việt Nam thì cũng đã xuất hiện nhiều hệ thống chiết rót và đóng nắp chai

tự động nhưng đa số các dây chuyền đều được nhập từ nước ngoài do đó giá thành cao và gặp khó khăn trong quá trình vận hành và sữa chữa Do đó việc thiết kế chế tạo, chuyên giao công nghệ đối với hệ thống chiết rót là hết sức cần thiết cho ngành công nghiệp sản xuất trong nước

Máy chiết rót nước đóng nắp và dán nhãn chai tự động là máy chiết rót sản phâm dạng nước vào chai nhựa vặn nắp và dán nhãn Chai sẽ được băng tải vận chuyền đến hệ thống rót sau đó được đóng nap va đán nhãn rồi kiểm tra hoàn thành sản phẩm Đề tài này nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo hệ thông chiết rót đóng nắp chai tự động Hệ thống bao gồm những phần chính như: băng tải, cụm bơm nước, mâm xoay, cụm cấp nắp, đóng nắp và dán nhắn, cơ cấu loại chai lỗi thiết bị có chức năng chiết rót và đóng nắp cho chai nước nhựa loại nắp vặn chứa dung tích 250 ml, các thiết bị được điều khiển bởi bộ điều

khién PLC và chương trình điều khiến hệ thống

1.1.2 Tống quan mô hình máy chiết rót

Khi thiết kế hệ thống chiết rót và đóng nắp chai những yêu tổ cần được lựa chọn

và tính toán bao gồm:

- _ Phương pháp rót và định lượng: sử dụng bơm nước và cảm biến lưu lượng

- Phương án kiêm tra mực nước trong chai: cảm biên tiêm cận, cảm biên siêu âm,

- _ Đóng nắp chai: cơ cầu chuyên xoăn đề vặn nắp chai,

- _ Phương án vận chuyền: băng tải, mâm xoay

- Dan dan: co cau lấy tem và đán dãn lên chai

1.1.3 Khái quát các thiết bị chiết rót, đóng chai

Công nghệ chiết rót đóng chai mặc dù không phải là công nghệ quá mới, nhưng ở việt nam vẫn đang còn hạn chế về mặt thiết kế và chế tạo loại máy này, đa số trên thị trường thương mại việt nam chỉ bán các loại máy được nhập về nước ngoài cho nên trong quá trình vận hành bảo đưỡng sẽ gặp nhiều khó khăn và chỉ phí tư vẫn sửa chữa từ chuyên gia TƯỚC ngoài sẽ cao

Điền hình các máy chiết rót đang được cung cấp trên thị trường :

a) Máy rót bằng piston tự động chất long sét (APGS5000): (Hinh 1.1)

Thiết bị này có thể được sử dụng đề làm đây sản phâm lỏng hoặc sản pham có chất lỏng dạng sệt Có một van quay được chế tạo đặc biệt cho phép các hạt đường kính tôi đa

10 mm di qua Ngoài ra, thiết bị có thể được trang bị tùy chọn với bê và thiết bị trộn, để giữ ấm cho sản phẩm trong khi đóng gói Đặc biệt là trong các trường hợp như mật ong, nƯỚC SỐI, V.V

Hình 1.1: Máy chiết rót APG5000

> Thẻ tích chiết rót 30-1000ml Sử dụng công nghệ chiết rót tốc độ gấp đôi đề nâng cao hiệu quả sản xuất và ngăn nguyên liệu tràn ra ngoài

> Dau phun được thiết kế đặc biệt sẽ giúp vật liệu không bị dính trên đầu phun

ATCOACK Thiết bi có thể được trang bị tùy chọn hệ thông chiết rót SERVO

> Vật liệu thân máy hoàn toàn bằng thép không gi Điều chỉnh thẻ tích chiết rót thuận tiện và có thể thực hiện trực tiếp trên màn hình cảm ứng

Thông số kỹ thuật của máy :

b) Máy Chiết Rót Chất Lỏng Và Bán Lông (APG10000): (hình 1.2)

Đây là máy chiết rót chất lỏng theo thê tích thích hợp hơn cho chất lỏng từ loãng đến bán lỏng Ví dụ Giảm, đậu nành, g1a VỊ, rượu vang, xI-Tô, dầu ô liu, nước khoáng, thuốc trừ sâu, v.v

111149: °

gna teak

Hình 1.2: Máy chiết rót ( APG 10000)

> Khối lượng được kiểm soát theo thời gian Khối lượng làm đây khác nhau có thể đạt được bằng cách kiểm soát và điều chỉnh thời gian làm đây

> Thời gian của van khí nén có thể được đặt thành 0,01 giây, để đảm bảo độ chính xác

làm đây lên tới 1%

> Đồ đầy chính xác, không có bọt khí, không hao phí

> Thẻ tích chiết rót 100-6000ml Áp dụng van nạp khí nén tiên tiễn

> Pham vi chiết rót rộng, có thê đồ tới 50L Vòi lặn có thê tránh tạo bọt hiệu quả, Vòi

rót được chế tạo đặc biệt có thé hut bot

> Điều khién PLC, đễ vận hành, Kết cấu hoàn toàn bằng thép không gi Việc điều

chỉnh thẻ tích chiết rót thuận tiện và có thể thực hiện trực tiếp trên màn hình cam ứng

Thông số kỹ thuật máy:

c) May Chiết Rót Nước Hoa Bằng Chân Không ( AVAC ): ( hình 1.3)

Được điều khiển bởi PLC, hệ thống rót chân không hút sản phẩm vào thùng chứa

bằng cách sử dụng lực hút chân không liên tục Khi sản phẩm đến công chân không, sản phâm dư thừa sẽ được hút trở lại bể thu gom

Hình 1.3: Máy chiết rót AVAC

> Dòng máy AVAC để bảo trì, có độ chính xác chiết rót cao

> Số lượng vòi rót có thê được tùy chỉnh theo yêu cầu

> Dé day chính xác, không có bọt khí, không hao phí

> Đảm bảo chất lượng nước hoa,

Thông số kỹ thuật của máy:

Được thiết kế đề phân phối các sản phâm có độ nhớt cao, chăng hạn như kem, mứt

ớt, nước sốt, thuốc mỡ, vaseline, v.v và có thể được sử dụng rộng rãi trong thực pham,

mỹ phâm, dược phâm hoặc các bộ phận tiếp xúc của ngành công nghiệp khác bằng thép không gi 316L, cho phép máy đáp ứng các yêu cầu của GMP

Hinh 1.4: May chiét rot ACF

> Tùy chọn kích thước, nhiều kích thước thùng tùy chọn 20L, 30L, 50L hoặc theo yêu cầu của khách hàng

> Bê chứa có thê được thay đổi bằng thùng khuấy gia nhiệt, sau đó máy có thể được sử dụng làm chất độn gia nhiệt

> Vật liệu thép không gỉ 316L

Thông số kỹ thuật máy:

ml Đối với máy chiết rót chat lỏng thường có hệ thông bơm tăng áp thực hiện nhiệm vụ rót nguyên liệu vào chai, một số sử dụng cơ cầu nén ép nguyên liệu bằng khí nén, ` Cùng với việc phát triển các loại thức uống đóng chai, thì việc chuyển đổi chai chứa các loại nước uống này từ chai thủy tính sang các loại chai chứa bằng nhựa rất phù hợp vì sự tiện dụng của nó Do đó công nghệ chiết rót và đóng nắp cũng thay đối Các loại chai thủy tính thì nắp thường đóng chặt vào còn chai nhựa thường được xoáy Với nhu cầu sử đụng lớn như vậy thì việc chiết rót và đóng nắp chai bằng tay là không hiệu quả Vì vậy dây chuyền chiết rót và đóng nắp tự động cần được đưa vào sản xuất Trên thị trường Việt Nam thì cũng đã xuất hiện nhiều hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động nhưng đa số các dây chuyền đều được nhập từ nước ngoài do đó giá thành cao và gặp khó khăn trong quá trình vận hành và sữa chữa Hình 1.6 được thiết kế đề thê hiện trực quan những đữ liệu về điểm mạnh - yêu cũng như cơ hội, thách thức trong bối cảnh thực tế của các máy móc hiện có sẵn trên thị trường

SWOT

INPHOGRAPHIC

« Sản lượng cao Gia thanh cao

« Án toàn cao e - Chưa tích hợp được nhiều

» Uy tin thị trường cao tính năng

e - Không gian chưa được tối

ưu hỏa tối đa, lãng phí nhiều không gian thừa

« Chi phí khá cao, , các sàn xuất nhỏ lẻ khó có thể tiếp cận Không gian diện tích lớn không phủ hợp với các sản xuất nhỏ lẻ

e Hãng sỏn phẩm lâu đời tạo

được nhiều uy tín trong thị

trường

Hình 1.6 Thê hiện trực quan trong bối cảnh các máy thực tế trên thị trường

1.1.4 Tình hình nghiên cứu trên thê giới

công ty Một số nghiên cứu có liên quan về các hệ thống băng tải, hệ thống bơm do lường sẽ được trình bày sau đây:

Trong một nghiên cứu của trường đại học khoa học và công nghệ Wroclaw tác động của băng tải đối với tiếng ồn phát ra đã được phân tích so sánh khi thay đôi các thông số

thiết kế khác nhau Nghiên cứu được tiến hành đối với các loại đây đai có cùng độ bền

kéo, khác nhau về thông số vật lý của cao su bọc Các phép đo phát ra tiếng ồn đã được thực hiện trên một băng chuyền trong phòng thí nghiệm Thử nghiệm trên giá đỡ cho phép xác định tiếng ồn phát ra dưới dạng hàm của các thông số vận hành thay đổi: lực căng và tốc độ tuyến tính của đây đai Cho thấy tốc độ có tác động đáng kẻ đến tiếng ồn phát ra Ảnh hưởng của lực căng đây đai đối với tiếng ồn phát ra là nhỏ và chắc chắn là

ít đáng kê hơn so với ảnh hưởng của tốc độ tuyến tính Kết quả cũng cho thấy có thê lựa chọn băng chuyền phát ra ít tiếng ồn hơn trong cùng điều kiện vận hành

Yash Patil, và các cộng sự đã nghiên cứu thiết kế và phân tích băng tải dai phang dé phân loại các sản phẩm bị lỗi, trong đó quá trình nghiên cứu đai phẳng đã được công bồ

Hệ thống băng tải được sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp để vận chuyên nguyên vật liệu và thành phẩm Trong quá trình kiểm tra lô sản phâm cuối cùng đỡ cần sức người và đỡ tốn nhiều thời gian hơn

Junxia L1 and XiIaoxu Pang đã nghiên cứu tính năng động của bang tai dai va các yêu tổ ảnh hưởng trong đó nghiên cửu sử dụng mô hình đàn nhớt Kelvin-Voigt đề thiết lập các phương trình động học liên tục cho băng tải đai căng búa đuôi Các phương trình liên tục đàn nhớt được giải bằng phương pháp tọa độ tổng quát Phân tích các yếu tô khác nhau ảnh hưởng đến rung động dọc của băng tải bằng mô phỏng và đề xuất chiến lược kiêm soát đề hạn chế rung động Phương pháp đề xuất cung cấp độ chính xác được cải thiện cho thiết kế động của băng chuyèn

Mr.Lakshmeesha, và các cộng sự đã nghiên cứu máy chiết rót và đóng nắp chai tự động sử dụng ARDUINO, Các bảng PLC đất tiền được sử dụng trong các ngành công nghiệp chiết rót chai quy mô lớn được thay thê bằng ARDUINO rẻ hơn nhiều so với của PLC Từ đó làm giá thành sản phẩm mà vẫn dam bảo được chất lượng và yêu cầu R.L W Koggalage, và các cộng sự đã nghiên cứu thiết kế và triển khai máy chiết rót và đóng nắp đa năng tự động, Khác với một số máy đang được cung cấp trên thị trường, hệ thông đóng nắp được nghiên cứu thay thế từ hệ thống khí nén sang hệ thống hoàn toàn chạy bằng điện và cảm biến, từ đó giảm chỉ phí sản xuất và tiện cho việc bảo trì để đàng hơn

1.1.5 Nhận xét tình hình nghiên cứu

Công nghệ chiết rót chất lỏng trên thể giới ra đời khá lâu và đi kèm theo là những công nghệ chế tạo máy chiết rót cũng rất tiên tiễn và phát triên Với rất nhiều những công nghệ chế tạo máy chiết rót điển hình như:

« Công nghệ chiết rót dang a áp sử dụng cho các ngành chiết rót nusc co gas:

Trong do cac day chuyén chiét rót công nghệ của Đức và Italya rất đa dạng:

» Dây chuyền công nghệ chiết rót đăng tích sử đụng cho các ngành chiết rót nước ngọt không gas hay nước tinh khiết

« Ngoài ra chiết rót vô trùng cũng là bước ngoặc trong công nghệ chiết rót trên thế giới sử dụng trong các dây chuyền chiết rót sữa hay thuốc

Toàn bộ quy trình chiết rót được đảm bảo vô trùng tuyệt đối, ngăn chặn sự tái nhiễm của

vi khuẩn gây hỏng sản phẩm

Kết luận chung:

« Nhìn chung công nghệ trong ngành chiết rót là công nghệ hỗ trợ cho rất nhiều các ngành công nghiệp khác như: ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, Ngành công nghiệp dược phâm hay mỹ phẩm

« Trong đó lĩnh vực chiết rót là cực kỳ quan trọng và khá phức tạp trong các đạng chiết rót vì nhiều sản phẩm cần vô trùng hay các sản phẩm có gas

« Việt nam tuy đã có nhiều nghiên cứu về hệ thông này nhưng nhìn chung mới dừng lại

về mặt nghiên cứu và đang còn rất hạn chế về mặt sản xuất bán ra thị trường việt Thực

tế hiện nay ở nước ta các dây chuyèn chiết rot đăng áp ở nước ta hầu như được nhập từ nước ngoài có giá thành rất cao, chỉ các công ty hay tập đoàn lớn mới đủ khả năng đầu tư như: Công ty nhà máy bia Việt Nam hay Công ty CoCaCoLa

1.2 Nguyên lí hoạt động

1.2.1 Kiểm tra chai

Chai được đưa lên băng chuyên và đi qua máy kiêm tra khuyết tật Hệ thống sử dụng camera phân tích hình ảnh đề xác định vi tri và số lượng chai, đồng thời phát hiện các khuyết tật như đường nứt, vết xước, mop, cong vénh Các chai không đạt tiêu chuẩn sẽ bị loại bỏ bởi các xi lanh khí nén

1.2.2 Rửa chai

Các phôi chai được băng tải chuyền đến cụm máy rửa Sau khi đếm đủ số lượng,

hệ thống kẹp khí nén kẹp chai lại và động cơ bước di chuyên chai đến vị trí vòi

phun Sau khi hoàn tất rửa và sấy, chai sẽ trở lại băng chuyền để tiếp tục quy trình Nguyên lý hoạt động:

- _ Giai đoạn 1: Các phôi chai sẽ được băng tải di chuyển đến cụm máy rửa

- _ Giai đoạn 2: Khi CB đếm đủ 6 chai sẽ báo đến PLC và sẽ báo hệ thông kẹp khí nén kẹp lại sau đó động cơ bước sẽ di chuyên chai đến vị trí vòi phun

- Giai đoạn 3: Sau khi vòi phun rửa và sây xong chai sẽ được chuyền về lại băng chuyền và sẽ được đưa đến qui trình tiếp theo

12.3 Chiết rót

Chai được đưa đến hệ thống rót và được kẹp giữ trên bàn xoay Quá trình chiết rót sử dụng nguyên ly đăng áp, trong đó áp suất trong chai được cân băng với áp suât môi trường bên ngoài bằng cách nạp khí CO2 Chất lỏng sẽ tự động chảy vào chai nhờ trọng lực cho đên khi đạt mức định lượng

Nguyên lí chiết rót đẳng áp:

Quá trình tạo áp suất trong chai chiết cân bằng với áp suất của môi trường bên ngoài bằng cách nạp khí CO2 vào trong chai tới khi áp suật trong chai băng với áp suât của thùng chứa nhằm hạn chế tình trạng khí ga CO2 bị thoát ra khỏi bề mặt dung địch

Nguyên lí hoạt động:

- _ Giai đoạn I: Tiến hành nạp đầy khí CO2 vào chai

- Giai đoạn II: Van chiết rót được mở, chất lỏng tự động chảy vào chai nhờ vào trọng lực

- _ Giai đoạn III: Khi đung dịch đã đầy chai hoặc theo định lượng đã cài đặt, van chiết

đóng lại

> Điều khiển mâm xoay bằng servo: Vì quá trình điều khiên cần độ chình xác cao

về vị trí nên ta cần chọn sử dụng động cơ servo Đề mâm xoay vào đúng vị trí ta cần xác định một điểm góc trên mâm xoay và lây điểm gốc đó làm vị trí “0” cho servo Ở đây sử dụng một con ốc kim loại trên mâm xoay làm điểm gốc và một cảm biến tiệm cận loại điện từ để phát hiện vị trí ốc

Servo và mâm xoay

1.2.4 Đóng nắp

Hệ thống cấp nắp và đóng nắp hoạt động tự động Nap chai được đặt lên miệng chai và động cơ đóng nắp sẽ vận hành đề siết chặt và có định nap

Nguyên lí hoạt động:

Giai đoạn 1: Các nắp chai sẽ được đặt lên trên miệng chai nhờ vào máng cấp nắp Giai đoạn 2: Khi CB phát hiện vị trí đóng nắp chai đã có chai thì động cơ đóng nắp chai sẽ vận hành đề siết chặt và cô định các nắp

Giai đoạn 3: Sản phẩm đã được đóng nắp sẽ được chuyên sang phân tiếp theo của quy trình đóng gói

Dán nhãn

Chai được chuyên đến máy đán nhãn tự động Khi cảm biến phát hiện chai, động

cơ dán nhãn sẽ vận hành Sau khi dán nhãn, chai sẽ được chuyển sang quy trình đóng gói

Nguyên lí hoạt động:

- _ Giai đoạn 1: Các chai sẽ đi chuyên đến máy đán nhãn nhờ vào vào băng tai

- _ Giai đoạn 2: Khi CB phát hiện vị trí máy đán nhãn đã có chai thì động cơ dân nhãn sẽ vận hành

- _ Giai đoạn 3: Sản phâm đã được dán nhãn sẽ được chuyên sang phân tiếp theo của quy trình đóng gói

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG THỨC TRUYỀN THÔNG VÀ GIỚI THIEU VE CAC CAM BIEN

2.1 Giới thiệu về MODBUS

Modbus là một giao thức truyền thông được sử dụng đề kết nói các thiết bị điện tử

và máy tính trong các hệ thông điều khiển công nghiệp và tự động hóa

Giao thức này được phát triển vào những năm 1970 bởi Modicon (hiện tại

la Schneider Electric) và đã trở thành một tiêu chuẩn công nghiệp trong việc truyền thông giữa các thiết bị điện tử và máy tính trong các hệ thông điều khiến

Modbus bao gồm hai phần chính: giao thức truyền thông và định dạng đữ liệu Giao thức truyền thông Modbus sử dụng cơ chế Master - Slave, trong đó một thiết

bị kiểm soát (Master) yêu cầu dữ liệu từ các thiết bị khac (Slaves)

Định dạng dữ liệu Modbus bao gồm các bản tin dữ liệu, bao gồm các trường như địa chỉ thiết bị, mã chức năng và đữ liệu cần truyền

Modbus được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điều khiến và tự động hóa trong nhiều ngành công nghiệp như dầu khí, điện, xử lý nước, sản xuất và nhiều lĩnh vực khác

Hiện nay, có 03 phương thức truyền modbus đang được sử dụng phổ biến trong công nghiệp - tự động hóa là:

Phương thức truyền thông ASCII sử dụng một tập hợp các ký tự ASCII đề truyền

dữ liệu, trong đó mỗi byte dữ liệu được chuyên đôi thành hai ký tự ASCIL Trong

đó, ký tự đầu tiên có giá trị cao hơn (trong khoảng từ 0x3A đến 0x5A) và ký tự

thử hai có giá trị thấp hơn (trong khoảng từ 0x30 đến 0x39 hoac tir 0x41

đến 0x46) Điều này có nghĩa là mỗi byte dữ liệu sẽ được chuyên thành hai ký tự ASCIL chang hạn như byte dữ liệu 0x3A sẽ được chuyển thành hai ký tự ASCHI ':'

và '0'

Phương thức truyền thông ASCII sử dụng bảng mã Modbus đề mã hóa các lệnh và

dữ liệu Bảng mã Modbus chứa các mã số cho các chức năng Modbus khác nhau

và các kiêu đữ liệu khác nhau Khi một thiết bị gửi một lệnh Modbus, nó sẽ

mã hóa lệnh này theo bảng mã Modbus và sau đó chuyền đôi nó thành dạng ký tự

ASCII dé truyén di

Ứng dụng trong dây chuyền sản xuất nước đóng chai:

Trong dây chuyền sản xuất nước đóng chai, Modbus ASCII có thê được áp dụng

dé truyền đữ liệu giữa các thiết bị điều khiển và cảm biến, và giúp kiểm soát các quá trình sản xuât một cách hiệu quả

« - Nói một cách cụ thê, Modbus ASCII có thể được sử dụng để truyền thông tin về mức nước, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và các thông số khác giữa các thiết bị đo và

điều khiến

« Ví dụ, một hệ thống dây chuyền sản xuất nước ngọt đóng chai có thể sử đụng các cảm biến đề đo lưu lượng nước và đo nồng độ CO2 trong nước Dữ liệu được thu thập từ các cảm biến này sẽ được truyền tải đến bộ điều khiển của hệ thống bằng cách sử dụng giao thức truyền thông Modbus ASCII

+ H6 thong sé sir dung một bộ điều khiển PLC (Programmable Logic Controller) đề giám sát các thông số và điều khiến các thiết bị sản xuất như bơm nước, van điều khién, v.v Bộ điều khiên này sẽ kết nỗi với các cảm biến và các thiết bị khác trên dây chuyền sản xuất thông qua giao thức Modbus ASCII

« - Khi bộ điều khiển PLC yêu cầu thông tin từ cảm biến, nó sẽ gửi yêu cầu đến địa chỉ của cảm biến thông qua giao thức Modbus ASCII Cảm biến sẽ trả lời yêu cầu bằng cách gửi dữ liệu về gia trị lưu lượng nước hoặc nồng độ CO2 trong nước trở

lại bộ điều khién

2.1.2 Phương thức truyền MOBUS RTU

- Phương thức truyền RTU (Remote Terminal Unit) được sử dụng để truyền đữ liệu giữa các thiết bị qua công RS-232 hoặc RS-485 Phương thức truyền RTU được xây dựng trên nền tảng của các khung truyền thông chuẩn nhưng sử dụng mã hóa đặc biệt cho đữ liệu truyền di

- Được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp, chăng hạn như trong các hệ thống điều khiển quy trình, các hệ thông tự động hóa và các thiết bị đo lường và điều khiển Các thiết bị được sử dụng trong các ứng dụng này thường hỗ trợ phương thức truyền RTU, cho phép chúng được kết nồi và truyền đữ liệu với nhau

- Sử dụng mã hóa nhị phân (binary encoding) đề truyền đữ liệu Các byte đữ liệu sẽ được gói vào các khung truyền thông Modbus, gồm có địa chỉ thiết bị, chức năng

Modbus, địa chỉ của thanh ghi (nếu có), dữ liệu và giá trị kiểm tra lỗi (checksum) Khung truyền thông này sẽ được gửi từ thiết bị gửi đến thiết bị nhận, qua đó truyền đữ

liệu giữa các thiết bị

Yêu cầu và lưu ý khi sử dụng phương thức:

« Đề sử đụng phương thức truyền RTU, các thiết bị phải hỗ trợ các tốc độ truyền dữ liệu

và các thiết lập truyền thông khác được định nghĩa trong giao thức Modbus RTU Các

tốc độ truyền thông phố biến bao gồm 9600, 19200, 38400 va 57600 baud, tuy nhiên các

thiết bị có thê hỗ trợ các tốc độ truyền thông khác nhau tùy thuộc vào thiết kế và yêu cầu

sử dụng cụ thể

- Việc sử dụng phương thức truyền RTU trong các ứng dụng công nghiệp cần được cân nhắc kỹ lưỡng đề đảm bảo tính an toàn và tin cậy của hệ thông Các lỗi truyền thông có thê gây ra các vấn đề nghiêm trọng trong quá trình sản xuất và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

- Do đó, việc thiết kế và triển khai hệ thống truyền thông Modbus RTU cần được thực hiện bởi các chuyên gia có kinh nghiệm và được kiểm tra kỹ lưỡng trước khi đưa vào hoạt động

2.1.3 Phương thức truyền MODBUS TCP

- Phương thức truyền TCP (Transmission Control Protocol) của Modbus là một dạng giao thức truyền thông Modbus được sử dụng để kết nối các thiết bị mạng thông qua giao thức TCP/IP No cho phép truyén tai dữ liệu giữa các thiết bị trong mạng với tốc độ cao và độ tin cậy cao

- TCP/IP là một giao thức mạng phô biến được sử dụng trên Internet và các mạng LAN (Local Area Network) Modbus TCP là một sự kết hợp giữa giao thức truyền thông Modbus va TCP/IP Nó cho phép truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị mạng thông qua một kết nối TCP, thay vì sử dụng các công COM truyền thống

- Với phương thức truyền TCP, các thiết bị Modbus TCP sử dụng dia chi IP dé xac dinh thiét bi ma chúng muốn truyền tai dữ liệu Việc sử dụng dia chi IP cho phép cac thiét bi Modbus TCP truyén tái dữ liệu qua mang LAN hoặc WAN (Wide Area Network), cho phép các thiết bi ở khoảng cách xa có thê giao tiếp với nhau

Lưu ý và yêu cầu khi sử dụng phương thức truyền:

« _ Việc áp dụng phương thức truyền TCP của Modbus cần phải được thực hiện cân thận đề đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy của hệ thống

« Các thiết bị Modbus TCP cần được kết nỗi đúng cách và được bảo mật dé tranh cac tan céng mang tir bén ngoai

¢ Viéc dam bao tinh bao mat cua dit liéu cing 1a mét yéu t6 quan trong khi ap dụng phương thức truyền TCP

2.2 Xây dựng thuật toán điều khiển

2.2.1 Sơ đồ khôi chung toàn hệ thông

2.3 Các thiết bị trong mô hình

3.3.1 Khâu 1

Yêu cầu chung

‹ - Vệ sinh tuyệt đối: Loại bỏ hoàn toàn các tạp chất, vi khuan, hoa chat còn sót lại từ quá trình sản xuất chai

« - Khô ráo hoàn toàn: Không còn bất kỳ giọt nước nào bên trong hoặc bên ngoài chai đề đảm bảo sản phâm không bị a am mộc, ảnh hưởng đến chất lượng

‹ - Không gây hư hỏng: Quá trình rửa sấy không làm trầy xước, biến dạng hoặc gây

hư hỏng cho chai

‹ _ Hiệu quả: Quá trình điễn ra liên tục, nhanh chóng và tiết kiệm năng lượng

An toàn: Đảm bảo an toàn cho người vận hành và môi trường làm việc

Các yêu cầu cụ thê cho từng giai đoạn

Loại bỏ các loại bui ban: Bui, dat, cac hat vat chat la

Loại bỏ các chat héa hoe: Chat tay rvva, chat diét khuan còn sót lại

Loại bỏ các nhãn cũ: Nêu chai được tái sử dụng

Giai đoạn sây

Sấy khô hoàn toàn: Không còn hơi âm bên trong hoặc bên ngoài chai,

Dam bảo nhiệt độ sây phù hợp: Không quá cao đề tránh biến dạng chai, không quá thấp để đảm bảo sấy khô hoàn toản

Chất lượng nước: Dộ tính khiết, nhiệt độ của nước

Chất tây rửa: Loại chất tây rửa, nồng độ, thời gian tiếp xúc

Nhiệt độ say: Nhiệt độ, thời gian say

Áp suất: Áp suất của không khí hoặc hơi nước trong qua trinh say

Thiét bị: Chất lượng và công suất của máy rửa, máy sây

Quy trình: Cách thức sắp xếp chai, tốc độ băng chuyên

Cac chỉ tiêu đánh giá hiệu quả

Tỷ lệ chai lỗi: Số lượng chai bị lỗi sau khi rửa sấy so với tổng số chai

Thời gian chu kỳ: Thời gian trung bình đề rửa và sấy một chai

Tiêu thụ năng lượng: Lượng điện năng tiêu thụ trong quá trình rửa sấy Tiéu thụ nước: Lượng nước sử dụng trong quá trình rửa

s* Băng chuyên

Giới thiệu chung về băng chuyền

Băng chuyên thường được dùng đề di chuyên các vật liệu đơn giản và vật liệu rời theo phương ngang và phương nghiêng Trong các dây chuyền sản xuất các thiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyên các cơ cầu nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng đề vận chuyên quặng, than đá, các loại xi lò trên các trạm thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu

Ưu điềm của băng chuyên

- Cau tao đơn giản, bền, có khả năng vận chuyên TỜI và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang và nằm nghiêng

- Vốn đầu tư không lớn lắm, có thê tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dang, làm việc fin cậy, năng suât cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyên khác không lớn lăm

Cau tạo chung của băng chuyền

Cầu tạo chung của băng chuyền (Hình 3.7)

Hình: Cầu tạo chung của băng chuyền

(1) — Bộ phận kéo cùng các yếu tô làm việc trực tiếp mang vật

(2) — Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo

(3)— Trạm dẫn động, truyền chuyên động cho bộ phận kéo

Ngoài ra còn có hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ ) nằm đưới bộ phận kéo có tác dụng làm phân trượt cho bộ phận kéo và các yếu tô làm việc Trong thực té, tùy vào mức

độ phức tạp trong yêu cầu phân loại sản phâm, các hệ thông phân loại tự động có những quy mô lớn, nhỏ khác nhau Do đó băng chuyền cũng cần có kích thước khác nhau sao cho phù hợp với hệ thông phân loại

s* Cảm biến quang

Định nghĩa cảm biến quang

Cảm biến quang điện (Photoelectric sensor, PES) nói một cách khác thực chất chúng là do các linh kiện quang điện tạo thành Khi có ảnh sáng thích hợp chiêu vào bê mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất Tín hiệu quang được biến đôi thành

vào

Hình 3.12 Cảm biến quang

Vai trò và ứng dụng của cảm biến quang:

Cảm biến quang đóng vai trò rất quan trọng trong các ngành công nghiệp nói chung và tự động hóa nói riêng Chúng được ứng dụng trong các công việc đỏi hỏi độ chính xác cao và môi trường làm việc khắc nghiệt và khoảng cách xa Cụ thê như: -_ Xác định vị trí sản phẩm trên các băng chuyền và đếm sản phẩm

-_ Phát hiện xe trong các bãi đỗ xe, rửa xe

- Kiém tra sản phâm có đồ ngã hoặc có đủ bộ phận chưa

- Lam Sensor an toan cho cac may kéo soi, may dệt

- Ung dung trong cac day chuyén phat hién va dong nap chai

- Kiểm tra Robot đã được găn linh kiện đã được lắp ráp hay chưa trong các dây chuyền lắp ráp oto

Cảm biến sử dụng trong mô hình hệ thống

Với khâu chiết rót và đóng nắp chai nhóm tác giả sử đụng cảm biến quang E3E-

DS10€4 (Hình 3.13) dé nhận biết và phân loại sản phẩm

Hình 3.13 Cảm biến quang E3F-DS10C4

Đây là cảm biến quang điện phản xạ khuếch tán: đầu ra là NPN

> Đặc điểm của cảm biến:

Thông số kỹ thuật: E3F DS10C4

Kích thước (Đường kính x Chiều đài): 22 x 70 mm

Khoảng cách phát hiện: 100mm

Dòng định mức: 200mA

Vỏ làm bằng chất liệu ABS

Vật thể phát hiện tiêu chuẩn: 100 x 100 mm

Đặc tính trễ: Tối đa 20% khoảng cách phát hiện

Nguồn sáng (bước sóng): LED hồng ngoại (860nm)

Điện áp nguồn cấp: I2VDC-24VDC

Công suất tiêu thụ: Tối đa 25mA

Thời gian đáp ứng: Tối đa 2.5ms

- Nhiệt độ môi trường: Hoạt động -25°C đến 55°C (không đóng băng hoặc ngưng tụ) Bảo quản -30°C đến 70°C (không đóng băng hoặc ngưng tụ)

- Độ âm môi trường: Hoạt động 35% đến 85%, bảo quản -30% đến 95%

- Trọng lượng (cả vỏ): 85g

2.3.2 Khâu 2

Các thông số về nhiệt độ, lưu lượng, tốc độ băng tải thay đổi liên tục nên việc áp dụng cảm biến IoT dé thu thập dữ liệu thực, kết hợp với bộ xử lý dữ liệu sẽ nâng cao hiệu suât của dây chuyên

Dữ liệu được thu thập và xử lý theo so d6 hinh 3.1

Hình 3.1 Sơ đ`ôxử lý dữ liệu của hệ thống Các chai được giữ đúng vị trí trong giá đỡ tương ứng được có định vào băng tải ở phía đầu vào Cảm biến quang được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của các chai Tùy thuộc vào đầu ra của cảm biến, hoạt động chiết rót và đóng nắp diễn ra Có một khoảng thời gian trễ đề thiết lập trạng thái của các chai Nếu có chai, bit trạng thái tương ứng trong PLC được đặt thành 1, nêu không, bit này được đặt thành 0 Đầu ra của các cảm biến này được đưa đến PLC và tùy thuộc vào đầu ra này, quá trình chiết rót và đóng nắp cho các chai sẽ diễn ra Do đó, nếu có tất cả n chai ở phía đầu vào thì cảm biến sẽ đưa ra đầu ra tương ứng cho PLC, sau đó PLC sẽ bật các bơm tương ứng đề thực hiện hoạt động chiết rót Nếu không có một chai cụ thé nao đó, các bơm tương ứng sẽ tắt

Khi các chai đến vị trí mong muốn đề chiết rót, băng tải dừng lại Các bơm tương ứng trong được kích hoạt và hoạt động chiết rót diễn ra Kết thúc quá trình, các chai sẽ được chuyền qua bộ phận đóng nắp

Cảm biến IoT lưu lượng

Cảm biến đo lưu lượng bơm vào chai, phân tích và gửi đữ liệu đến hệ thống điều

khiển Cảm biến có thê tự phân tích dữ liệu ngay khi lưu lượng thay đổi bất thường, dựa trên dữ liệu này, hệ thống có thê điều chỉnh lưu lượng đề đám bảo chiết rót chính xác

Cảm biến được sử đụng là OMRON E8FC-25T với các thông số :

- Nguồn cap: 15-30 VDC

- Dién nang tiéu thu: < 2880 mW

- Ap luc cho phép: 10 MPa

- Chat long ap dung: Chat long

- Ngõ ra điều khiên: PNP

- Phương thức truyền thông: IO-Link Analog

- Tốc độ truyền IO-Link: COM3 (230.4 kbps)

- Độ phân giải hién thi: 0.1/1 [min

- Mạch bảo vệ: Nguồn cung cấp bảo vệ kết nối đảo ngược bảo vệ ngắn mạch đầu ra

và bảo vệ kết nỗi dao ngược đầu ra

- Nhiệt độ hoạt động: -20-80°C

- Độ âm: 35-85%RH

$* Cảm biến siêu âm đo mức nước ES-ULS-02

Cảm biến siêu âm phát ra sóng siêu âm gặp vật liệu hoặc chất lỏng sẽ phản xạ lại cảm biến Cảm biến đo thời khoảng thời gian phát và nhận sẽ tính toán khoảng cách từ cảm biến đến vật liệu

Pham vi do:

- GL-101: 0-8 mét

- GL-102: 0 - 20 mét

- - Độ chính xác: 0.3%

Hình 3.3 Cảm biến siêu âm đo mức nước

$% Cảm Biến Lưu Lượng Nước YF-S201 :

- (Cam biến hoạt động dựa tên cánh quạt nước và cảm biến bên trong, khi nước chảy qua làm quạt nước quay ==> cảm biến thu tín hiệu ==> xung vuông ( từ NPN)

¢ Luu luong do: | - 30 (L/min)

se Nhiệt độ hoạt động: < 120 d6C

* Ap suat toi da: 1.75Mpa

Cảm Biến Quang LR-ZB250AN/P

- Cam bién phát hiện vị trí của chai nước khi vào vi tri chiết rót

- _ Khoảng cách hoạt động : 35-250 mm

Hình 3.5 Cảm biến quang Cảm biến đo nhiệt độ Omron E52MY-CA15D

- Pham vi do : 0-400 độ C

- D6 dai dau do : 150mm

- Duong kinh dau do : 4,7mm

Hình 3.6 Cảm biến đo nhiệt độ

Cảm biến đo áp suất WIKA A-10

- Cảm biến đo áp suất nước tại vị trí chiết rót Dai do: Từ 0 ~ 1,000 bar tương đương 0 15,000 ps1

Cấp chính xác: 0.25 % or 0.5 %

Nhiệt độ làm việc: 0 —-8ŒC

Hình 3.7 Cám biến đo áp suất nướ

2.3.3 Khâu 3:

Xác định mục tiêu và yêu cầu:

Tăng cường hiệu suất và hiệu quả trong quá trình sản xuất

Giảm thiểu lỗi sản phẩm và sự có trong quá trình đóng chai

Giám sát và tủy chỉnh các thông số quá trình như nhiệt độ, độ âm, lực vặn,

và tốc độ băng chuyên thông qua các cảm biến

$* Cảm biến hồng ngoại E18-D80NK :

Cam bién héng ngoai (Infrared Sensor) là một loại cảm biến sử dụng ánh sáng hồng ngoại để phát hiện đối tượng hoặc thay đối trong môi trường xung quanh Các cảm biến này có thê phát hiện hoặc đo bức xạ hồng ngoại, một dạng ánh sáng mà mắt người không nhìn thấy được, nhưng có thê cảm nhận

đưới dạng nhiỆt

Thông số của cảm biến:

Điện áp hoạt động: 24V DC

Ngõ ra thường mở NPN

Dòng điện tiêu thụ < 25 mA

Thời gian phán hồi < 2 ms

Vùng làm việc: 3 — 80 em

Góc điểm 15°

Chất liệu vỏ: Nhựa

Kết nối vào đầu digital của PLC

s* Máy đo lực vặn nắp chai VTG Tornado

- May do luc van nap chai VTG Tornado: Máy đo mô-men xoắn nắp đậy man hình cảm ứng VTG Tornado được trang bị đầy đủ các chức năng và tính năng tiên tiến, giúp thiết bị này trở nên khác biệt so với các máy đo mô-men xoắn đóng cửa khác Có màn hình hai vùng cảm ứng mau 5 inch

Khu vực phía trên của màn hình cám ứng hiển thị rõ ràng các số đọc cao nhất tính bằng N.em, Ibfin và các đơn vị đo lường phố biến khác

Khu vực phía đưới của màn hình cảm ứng cung cấp một biểu đồ đồ họa trực

tiếp của mô-men xoắn được áp dụng, vì vậy có thê dễ đàng xác định các sự

kiện quan trọng như mô-men xoắn giải phóng, đứt cầu của dải TE và mô- men xoắn đải có thé dé dang xác định Vùng thấp hơn có thê được phân bổ thành tông quan thống kê , tính toán Max, Min, Trung bình và Độ lệch chuẩn

từ các số đọc cao điểm được ghi lại và lưu trữ trong bộ nhớ của VTG

Tornado Chức năng đỉnh thứ nhất có thê định cầu hình, cùng với số đọc tối

đa tiêu chuẩn, đảm bảo rằng cả mô-men xoắn trượt ban đầu và mô-men xoắn

phá cầu đều được ghi lại Điều này đặc biệt có giá trị khi đo lường hiệu suất của các vật liệu đóng bằng nhựa và kim loại (ví dụ: ROPP), trong đó chỉ số đọc tối đa là không đủ đề xác định cả hai đặc tính Các kết quả riêng lẻ có thê được truyền ngay lập tức qua RS232 tới PC hoặc máy in dé phân tích, nếu không, bộ nhớ tích hợp trên 500 kết quả đỉnh cao cũng có sẵn đê lưu trữ hàng loạt khi kiểm tra hàng loạt và tải xuống máy ¡n hoặc PC sau đó Thẻ nhớ SD bên ngoài ghỉ lại tất cá các điểm đữ liệu riêng lẻ cho mỗi bài kiếm tra ở định dạng csv dé chúng có thê được xuất sang Excel và các gói phần mềm khác VTG Tornado cũng có cài đặt cảnh báo có thé định cấu hình để cảnh báo người vận hành bằng đèn xanh và đỏ trong quá trình thử nghiệm, cho dù chỉ số mô-men xoắn nằm trong hay ngoài giới hạn dung sai cho việc đóng cửa Đề tránh rủi ro người vận hành vô tỉnh thay đổi đơn vị đo lường hoặc chế độ vận hành, có chức năng khóa bảo vệ bằng mật khẩu Điều này

đặc biệt hữu ích khi nhạc cụ đang được sử dụng qua nhiều ca bởi những

người vận hành có trình độ kỹ năng khác nhau Được cung cấp dưới dạng tiêu chuẩn với chứng chỉ hiệu chuẩn có thê truy nguyên theo tiêu chuẩn quốc

gia

Thông số của máy:

Đặc điểm cơ bán của May do lực vặn nắp chai VTG Tornado:

- Dái đo lực: Thường từ 0.3 đến 13.5 Nm (Newton mét)

- Độ chính xác: +0.5% của giá trị đọc

- Độ phân giái: 0.001 Nm.Tần số lấy mẫu: Lên đến 5000 Hz.

Thông số IoT:Kết nối không dây: Máy đo có thé trang bi module két néi

không dây như WI-EI, Bluetooth hoặc ZIgBee để truyền dữ liệu đo đạc đến

hệ thống giám sát trung tâm

- Giao diện truyền thông: Hỗ trợ các giao thức truyền thông phổ biến như RS232, RS485, hoặc Ethernet đề tích hợp vào hệ thống điều khiến và giám sát công nghiệp

- Tính năng và phần mềm đi kèm:Phần mềm quản lý đữ liệu: Giao diện phần

mềm để ghi lại, phân tích và báo cáo dữ liệu đo đạc Có thê truy cập từ xa thông qua mạng nội bộ hoặc Internet

- Tích hợp hệ thống SCADA: Khả năng tích hợp với các hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) dé giám sát và điều khiến từ xa

- Bảo mật dữ liệu: Các tính năng bảo mật để đảm bảo an toàn dữ liệu đo đạc

và truyền thông

s* Hệ thống camera giám sát Cognex In-Sight Vision Systems - Ma: In-Sight 7000: là một trong những giải pháp công nghệ tiên tiến được sử dụng trong các dây chuyên sản xuất tự động, bao gồm cả ngành sản xuất nước đóng chai Cụ thê, hệ thống này được áp dụng trong các khâu đóng nắp và dán nhãn để đám bảo chất lượng sản phẩm Dưới đây là phân tích về cách hệ thống nảy hoạt động và các tính năng chính của nó:

+ Chức năng kiểm tra đóng nắp: Xác định độ kín của nắp chai: Camera In- Sight 7000 có khả năng kiểm tra xem nắp chai đã được đóng kín hoàn toàn hay chưa Điều này giúp ngăn chặn tình trạng chai bị rò rỉ hoặc bị hư hỏng

do nắp không được đóng kín đúng cách.

+ Kiểm tra vị trí nắp: Hệ thống có thê xác định xem nắp có được đặt đúng vị trí hay không, chăng hạn như kiểm tra xem nắp có bị lệch hoặc không được

vặn đúng mức độ yêu cầu Điều này rất quan trọng để đảm báo tính đồng nhất của sản phẩm và ngăn chặn các sự cô trong quá trình vận chuyền hoặc bảo quản

+ Chức năng kiêm tra dán nhãn

Kiểm tra nhãn mác: In-Sipht 7000 có thé kiém tra tính chính xác của nhãn mác, bao gồm cá vị trí và hướng dán nhãn Điều này đám bảo rằng tất cả các chai đều có nhãn được dán đúng cách và theo đúng tiêu chuẩn quy định

+ Xác thực nội dung in ấn: Hệ thống cũng có khả năng kiểm tra nội dung in

ấn trên nhãn, bao gồm mã vạch, mã QR, thông tin sản phẩm và ngày sản xuat/hét hạn Điều này giúp đảm bảo rằng thông tin sản phẩm được cung cấp đầy đủ và chính xác cho người tiêu dùng

+Độ bền và khả năng thích nghĩ: Camera In-Sipht 7000 được thiết ké dé hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp, với khả năng chịu được các điều kiện khắc nghiệt như bụi bắn, nhiệt độ cao hoặc dao động mạnh

Đặc điểm cơ bản của Hệ thống camera:

- Độ phân giải: In-Sight 7000 có các tùy chọn độ phân giải khác nhau, từ 640x480 pixel đến 1280x1024 pIxel, tùy thuộc vào model cụ thể

- Tốc độ khung hình: Camera có thể cung cấp tốc độ khung hình lên đến 60 khung hình mỗi giây (fps), giúp xử lý hình ảnh nhanh chóng và hiệu quả

- _ Kết nối mạng:Ethemet:

+ Cung cấp kết nỗi mang qua céng Ethernet 10/100/1000 Mbps

+ Profinet va EtherNet/IP: H6 tro giao thức mạng công nghiệp đề tích hợp dễ dàng với các hệ thông điều khiến và tự động hóa

- Khả năng lưu trữ: Có thẻ tích hợp với các thiết bị lưu trữ ngoại vi qua giao điện USB hoặc thẻ nhớ SD, tùy thuộc vào model và cầu hình.Giao điện người dùng:

- Cung cấp giao điện người dùng qua phần mềm In-Sight Explorer, hỗ trợ thiết lap va cau hình để đàng thông qua máy tính hoặc thiết bị đi động

2.4 Xây dựng phầm mềm điều khiển giám sát

2.4.1 Khái quát chung về PUC

Thiết bị diéu khién kha trinh (PLC, programmable logic controller) 1a mét thiét bi diéu khién chuyên dụng, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình

Bộ lập trình PUC nhận tác động các sự kiện bên ngoài thông qua ngõ vào (input) và thực hiện hoạt động thông qua ngõ ra (output) PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào Khi có sự thay đổi bất kỳ từ ngõ vào, dựa theo logic chương trình ngõ ra tương ứng sẽ thay đối

Cau tric chung cia PLC

— Bộ nhớ: RAM, ROM ngoài ra còn có thê sử dụng vùng nhớ ngoài- EPROM

— Thiết bị đầu vào / đầu ra bao gồm các thiết bị như: cảm biến, công tac, hình ảnh, Đầu vào từ các nguồn được kết nối với PLC thông qua các day truyền tính hiệu Thiết bị đầu ra hoặc module đầu ra có thê là một động cơ, một solenoid, một đèn,

— Bộ xử lý trung tâm CPU: là đơn vị xử lý trung tâm Nó là một bộ vi xử lý mà có thê kết hợp với các hoạt động của hệ thông PLC CPU thi hành chương trình xử lý các tín hiệu I/O và được nối trực tiếp đến các thiết bị [/O thông qua các tuyến đường dây thích hop bén trong PLC

— Nguồn cung cấp: 220VAC hoặc 24VDC

—_ Ngoài ra còn có | số bộ phận khác:

— Cổng kết nối PLC và máy tính: RS232, RS422, RS485 thực hiện đồ chương trình và

giảm sát chương trình

— Công truyền thông: PLC thường tích hợp cổng truyền thông Modbus RTU Tuy hang

và dòng sản phẩm, PLC có thể được tích hợp thêm các chuẩn truyền thông khác như Profibus, Profinet, CANopen, EtherCAT

2.4.2 Nguyên lí hoạt động

Bộ điều khiển trung tâm CPU thực hiện điều khiển toàn bộ hoạt động của bộ PLC Tốc độ xử lý của CPU quyết định đến tốc độ điều khiển của PLC Chương trình được lưu trữ trên RAM Pin dự phòng được tích hợp trên PLC giúp chương trình không bị mắt khi

có sự cô về điện CPU thực hiện quét chương trình và thực hiện các lệnh theo thứ tự 2.4.3 Ưu điểm và nhược điểm

s% Ưu điểm:

— Bộ điều khiển PLC chống nhiễu tốt, đáng tin cậy trong môi trường công nghiệp

— Đáp ứng các giải thuật phức tạp, độ chính xác cao

— Gọn nhẹ, lắp đặt dé dang

—_ Thay thế hoàn toàn mạch điều khiên relay thông thường, dễ dàng đáp ứng mọi yêu

cầu điều khiển

— Hỗ trợ các chuân mạng truyền thông công nghiệp, tạo sự kết nối và trao đổi đữ liệu giữa các thiết bị trong và ngoài nhà máy đáp ứng tiêu chuẩn công nghiệp 4.0

“ Nhược điểm:

— Gia thanh cao: Chi phí sản phâm cao hơn so với chi phí mạch relay thông thường Tuy

nhiên, hiện nay thị trường VN đã có mặt rất nhiều hãng PLC của Đức, Nhật Bán, Mỹ,

Trung Quốc dẫn đến giá thành cạnh tranh hơn so với trước

— Chi phí phần mềm lập trình: Chi phí mua licence phần mềm lập trình tùy thuộc vào hãng sản xuất Hiện nay có 2 dạng: hãng sản xuất cho phép sử dụng miễn phí và hãng sản xuat yéu cau mua licence

— Yêu cầu người sử dụng có kiến thức về lập trình PLC: Đề thiết bị PLC đáp ứng tốt trong điều khiển, người sử dụng cần có kiến thức căn bản về lập trình PLC

2.4.5 Giao diện điều khiển

Giao diện được thiết kế trên WinCC của phân mềm Tia Portal

Phân mém Tia Portal (Totally Integrated Automation Portal) la mot phan mém tong hợp của nhiều phần mềm điều hành quản lý tự động hóa, vận hành điện của hệ thống Có thê hiểu TIA Portal là phần mềm tự động hóa đầu tiên, có sử dụng chung l môi trường nen tang để thực hiện các tac vu, diéu khién hé thong

TIA Portal - Tích hợp tự động toàn diện là phần mềm cơ sở cho tat cả các phần mềm

khác phát triên: lập trình, tích hợp cầu hình thiết bị trong đải sản phâm Đặc điểm TIA

Portal cho phép các phần mềm chia sẻ cùng l cơ sở dữ liệu, tạo nên tính thống nhất, toàn vẹn cho hệ thống ứng dụng quản lý, vận hành

TIA Portal tao môi trường dé dang dé lập trình thực hiện các thao tác:

- Thiết kế giao diện kéo nhã thông tin dễ dàng, với ngôn ngữ hỗ trợ đa dạng

- Quản lý phân quyền User, Code, Project tông quát

- Thực hiện go online và Diagnostic cho tất cả các thiết bị trong project đề xác định các

- Tất cả các yếu tô: bộ lập trình PLC, màn hình HMI được lập trình và cầu hình trên

TIA Portal, cho phép tiết kiệm thời gian thao tác, truyền thông giữa các thiết bị Chỉ với

1 biến số của bộ lập trình PLC được thả vào màn hình HMI, kết nối được thiết lập mà

không cần bất ký thao tác lập trình nào

—_ Do tích hợp nhiều phần mềm, cơ sở dữ liệu hệ thống lớn nên dung lượng bộ nhớ khong 16

— Yêu cầu kỹ thuật cao của người lập trình, quản lý, tốn nhiều thời gian đề làm quen

sử dụng

Giao điện giám sát hệ thông khi vận hành

Giao điện giám sát chính của hệ thống có 2 chế độ:

Chế độ Auto (tự động): Khi bắm nút Start, hệ thống sẽ vận hành tự động Lưu lượng

bơm có thê được thiết lập

Chế độ Manual (thủ công): ở chế độ này ta có thê điều khiến trực tiếp các thiết bị ngõ

ra qua các công tắt Ngoài ra có thê điều khiển các động cơ bước bằng các thông số tự

thiết lập.

Giao điện diện hệ thống dừng khẩn cấp và báo lỗi

Khi hệ thống xảy ra lỗi chiết rót không đủ lưu lượng đặt, cảnh báo sẽ được đưa ra Sau khi khắc phục xong, nhấn nút Reset rồi nhấn nút Start hệ thông hoạt động lại bình thường

Big data được tạo bởi nhiều nguồn khác nhau: hệ thống giao dịch, các trang web và mạng

xã hội, các thiết bị đi động và cả các thiết bi( Internet of Things) nhu cac cam bién va máy đo

2 Tính chất đặc trưng

Volume: Khối lượng đữ liệu

Có thê từ vài terabytes đến hàng petabytes, khá tương đối và phụ thuộc vào nhiều yêu tô khác nhau ao gồm cả dữ liệu cấu trúc (ví dụ như dữ liệu trong cơ sở dữ liệu) và dữ liệu phì câu trúc (ví dụ như đữ liệu được tạo ra từ các mạng xã hội)

Velocity: Tốc độ xử lý dữ liệu

Khả năng xử lý và truyền tải đữ liệu trong thời gian thực, có thê đo bằng đơn vị là kilobyte hoặc megabyte môi giây

Variety: Đa dạng đữ liệu

Sự phức tạp của đữ liệu Định dạng khác nhau (ví dụ như văn bản, âm thanh, hình ảnh và video), từ nhiều nguồn khác hoặc tính phi cầu trúc hay cấu trúc

Veracity: Độ chính xác của dữ liệu

Trong Big Data, đữ liệu có thê không chính xác do nhiều nguyên nhân: việc nhập liệu sai, các lỗi kỹ thuật, hay cả việc giả mạo Điều này đòi hỏi phải sử đụng các công nghệ đề kiêm tra và đảm bảo độ tin của dữ liệu (Excel,OpenRefne, Trifacta, )